物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)集成和應(yīng)用（初級）課件 任務(wù)三 設(shè)計智慧農(nóng)業(yè)方案

設(shè)計智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)任務(wù)三設(shè)計智慧農(nóng)業(yè)方案CONTENTS目錄任務(wù)描述01任務(wù)分析02任務(wù)實施03知識鏈接04思考與練習(xí)05任務(wù)描述基于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚應(yīng)用場景，設(shè)計一個典型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，系統(tǒng)通過傳感器實時采集室內(nèi)溫度和土壤溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照等環(huán)境參數(shù)，經(jīng)由無線信號收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶需求，實現(xiàn)對大棚的遠程智能控制。該系統(tǒng)還可推廣到園林園藝、畜牧養(yǎng)殖等相關(guān)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，為實現(xiàn)對環(huán)境進行自動控制、智能管理，對農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動監(jiān)測提供科學(xué)依據(jù)。本任務(wù)主要目的是掌握如何分析典型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目需求，掌握編寫項目需求分析報告、總體設(shè)計方案。01任務(wù)分析設(shè)計一個智慧農(nóng)業(yè)方案，首先需要進行需求分析，需求是多層次的，包括功能需求，用戶需求和系統(tǒng)需求，這3個不同層次的需求從目標到具體，從整體到局部，從概念到細節(jié)，具體設(shè)計部分包括硬件設(shè)計、軟件設(shè)計兩個部分，最后要編制需求分析報告和系統(tǒng)設(shè)計方案書。另外在編寫響應(yīng)文檔過程中，需要繪制功能框圖、思維圖、流程圖等，一般采用OfficeVisio軟件進行繪制。02任務(wù)實施03典型農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目需求分析任務(wù)實施03設(shè)計的系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能如下：（1）實時監(jiān)測功能。通過底層采集節(jié)點實時采集溫室里的環(huán)境參數(shù)，將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給服務(wù)器，以直觀的圖表方式顯示并提供報警信息，同時安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)環(huán)境和農(nóng)作物生長進行觀察。（2）多種控制方式。系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)進行分析，當數(shù)據(jù)超出預(yù)先設(shè)定的值時便進行自動調(diào)節(jié)和控制；或采取手動的方式對電磁閥和風(fēng)扇進行控制。（3）數(shù)據(jù)查詢與警告功能。系統(tǒng)可以實時查詢溫室內(nèi)的各項環(huán)境參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)，分析農(nóng)作物生長環(huán)境變化趨勢，作出正確的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策。警告功能可預(yù)先設(shè)定適合農(nóng)作物生長條件傳感器數(shù)據(jù)的上限值和下限值，當某個數(shù)據(jù)超出范圍值時，系統(tǒng)會提示警告信息及遠程短信通知。（4）遠程查詢與控制功能。系統(tǒng)可以通過手機連接到灌溉控制器，用手機方便地查看溫室的各項環(huán)境數(shù)據(jù)以及能夠方便地遠程控制各個中斷控制節(jié)點的工作。任務(wù)實施03

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為三個層次，分別為信息感知層、信息傳輸層和應(yīng)用層，整體框架如圖所示。信息感知層的硬件設(shè)施主要為各種傳感器設(shè)備，信息網(wǎng)絡(luò)節(jié)點等，主要負責對大棚內(nèi)作物信息的采集；信息傳輸層為信息采集卡，無線MESH網(wǎng)絡(luò)，負責采集到對信息的傳輸；應(yīng)用層為控制器和執(zhí)行器，只要負責對數(shù)據(jù)的云端呈現(xiàn)以及結(jié)果的反饋等。任務(wù)實施03因農(nóng)業(yè)環(huán)境特殊性和系統(tǒng)經(jīng)濟性，設(shè)備連接采用有線傳輸和無線傳輸相結(jié)合方式。傳感器數(shù)據(jù)通過有線連接傳至網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過無線MESH網(wǎng)絡(luò)傳至控制器，控制器與云平臺通過網(wǎng)絡(luò)連接；數(shù)據(jù)處理分析后，結(jié)果通過有線方式由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳至執(zhí)行器進行工作。根據(jù)三層結(jié)構(gòu)可以繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，如圖所示任務(wù)實施032.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件部分的主要作用是通過傳感器采集農(nóng)田信息和通過數(shù)據(jù)采集節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務(wù)器。在本系統(tǒng)中，所需要采集的數(shù)據(jù)包括農(nóng)業(yè)種植環(huán)境的溫度、光照、CO?濃度、土壤濕度以及空氣濕度。因此，本系統(tǒng)的硬件連線圖如下圖所示。主要包括測量溫度、光照、CO?濃度、土壤濕度以及空氣濕度所對應(yīng)的傳感器，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，無線MESH模塊，網(wǎng)關(guān)等。任務(wù)實施033.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件設(shè)計

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件部分主要包括信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理三部分。信息采集部分可以將傳感器采集的信息發(fā)送到信息采集節(jié)點；數(shù)據(jù)傳輸部分負責將信息打包傳輸?shù)娇刂破骱头?wù)器，然后由控制器和服務(wù)器進行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理之后還涉及到數(shù)據(jù)下行傳輸，對執(zhí)行器發(fā)命令。因此，本系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖所示。任務(wù)實施034.項目需求分析報告編寫

需求分析是指理解用戶需求，就系統(tǒng)功能與客戶達成一致，估計系統(tǒng)風(fēng)險和評估項目代價，最終形成開發(fā)計劃的一個復(fù)雜過程。

需求分析階段的工作,可以分為四個方面:問題識別,分析與綜合,制訂規(guī)格說明,評審.任務(wù)實施03項目需求分析書基本編制要求

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程需求說明書的編制應(yīng)遵循以下要求：正確描述需要做的工作項目說明必須包括項目外部約束條件規(guī)格說明必須容許不完備性并允許擴充說明書必須明確用戶具體需求，并給出用戶需求報告用戶需求報告以業(yè)務(wù)流程為主線，以需求分析任務(wù)為中心，功能、性能、接口、設(shè)計約束為基本點規(guī)格說明書以用戶需求報告為基本，按照規(guī)定的格式編制需求說明書任務(wù)實施035.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目總體設(shè)計方案編寫

總體方案設(shè)計主要是指在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，指根據(jù)可行性論證和用戶需求對整個系統(tǒng)的劃分（子系統(tǒng)）、機器設(shè)備（包括軟、硬設(shè)備）的配置、數(shù)據(jù)的存貯規(guī)模以及整個系統(tǒng)實現(xiàn)規(guī)劃等方面進行合理的安排，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)進行整體設(shè)計，為系統(tǒng)確定整體框架結(jié)構(gòu)。總體方案設(shè)計書基本編制要求先進性實用性要求標準化要求可靠性要求可維護性要求可擴展性要求成熟性原則系統(tǒng)安全性原則系統(tǒng)易用性和友好性原則兼容性原則知識鏈接

圖1-3504Visio畫圖軟件使用 OfficeVisio是office軟件系列中的負責繪制流程圖和示意圖的軟件，是一款便于IT和商務(wù)人員就復(fù)雜信息、系統(tǒng)和流程進行可視化處理、分析和交流的軟件。使用具有專業(yè)外觀的OfficeVisio圖表，可以促進對系統(tǒng)和流程的了解，深入了解復(fù)雜信息并利用這些知識做出更好的業(yè)務(wù)決策。創(chuàng)建模板繪制窗口知識鏈接

圖1-3504圖1-43三種基本結(jié)構(gòu)

三種基本結(jié)構(gòu)流程圖標準符號知識鏈接

圖1-3504

流程圖標準符號知識鏈接

圖1-3504農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范圍 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用很多,如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息的監(jiān)測與調(diào)控,農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的安全溯源,動、植物的遠程診斷,農(nóng)業(yè)信息化,農(nóng)業(yè)大棚標準化生產(chǎn)監(jiān)控,農(nóng)業(yè)自動化節(jié)水灌溉等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境信息監(jiān)測與調(diào)控

農(nóng)業(yè)大棚、養(yǎng)殖池及養(yǎng)殖場內(nèi)設(shè)置了溫度、濕度、pH值、CO?濃度等無線傳感器及其他智能控制系統(tǒng),這些系統(tǒng)利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測溫度、濕度等變化來獲得作物、動物生長的最佳條件,為大棚、養(yǎng)殖場精確調(diào)控參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)。知識鏈接

圖1-3504農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全事關(guān)人民健康和生命安全,事關(guān)經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定,為品的質(zhì)量安全和溯源已成為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中一個廣受關(guān)注的熱點。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可加強對農(nóng)產(chǎn)品整個生產(chǎn)流程的監(jiān)管,將食品安全隱患降至最低,為品安全保駕護航。知識鏈接

圖1-3504農(nóng)業(yè)信息化 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能管理系統(tǒng)在各個農(nóng)作物領(lǐng)域應(yīng)用傳感器,比如土壤水肥含量傳感器、動物養(yǎng)殖芯片、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯標簽、農(nóng)村社區(qū)動態(tài)監(jiān)控等,自動采集數(shù)據(jù),為生產(chǎn)者的科學(xué)預(yù)測和管理提供依據(jù)。知識鏈接

圖1-3504動、植物遠程診斷 農(nóng)村偏遠山區(qū)普遍存在種養(yǎng)殖分散、作物病蟲害及畜禽病害發(fā)生頻繁、基層植保及畜牧專家隊伍少、現(xiàn)場診治不方便等問題,而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)可解決上述難題。知識鏈接

圖1-3504農(nóng)產(chǎn)品儲運 在農(nóng)產(chǎn)品的儲運過程中,儲運環(huán)境(溫度、濕度等)與農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)變化出切相關(guān)。研究表明:我國水果、蔬菜等農(nóng)副產(chǎn)品在采摘、運輸、儲存等物流壞上的損失率為25%~30%,而發(fā)達國家的果、